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知っておきたい キーワード
和 田 雅 徳
†4K伝送のための
12G-SDIとVideo over IP
†株式会社朋栄 佐倉研究開発センター 研究開発本部 IP 開発部
"12G-SDI and Video over IP for 4K Transmission" by Masanori Wada (FOR-A Co., Ltd., Chiba)
キーワード：Square Division（SQD），2 Sample Interleave（2SI），マッピング方式，SMPTE ST 2022-6，SMPTE ST 2110，SMPTE ST 2082
第 122 回 Keywords you should know.
まえがき
映像業界は高画質化時代を迎えてい ます．4K，8K，HDR（ハイダイナ ミックレンジ），広色域，HFR（ハイ フレームレート）など，さまざまな規
格が確立され，より魅力的な，より感 動を与える映像表現の実現に向け，取 り巻く技術は日々進化しています．
これに伴い，映像伝送技術について も大きな変化が訪れています．12G- SDI と IP の出現です．従来の SDI 規格
の延長線上にある 12G-SDI と，IT 技 術を活用した IP．それぞれの違い，特 徴は何なのか？ 4K，8K システムを 検討する際に避けて通れないこの 2 つ の規格について概要を解説します．
SQD/2SI の二つのマッピング 方式
4K UHD の伝送には，3G-SDI ケー ブルを 4 本使用して伝送し表示するた めに，SQD（Square Division）と 2SI
（2 Sample Interleave）の 2 つのマッ ピング方式があります．SQD 方式は，
4K UHD 解像度を「田」の字に 4 分割
して，分割した部分ごとに 3G-SDI ケーブルで送る方式です（図 1）．3G- SDI ケーブルを用いて映像伝送するこ とを前提とした初期の 4K UHD 製品 は，ほとんどの製品で SQD 方式が採 用されていました．一方，2SI 方式は，
2 ピクセルをサンプルとして 1 組にし て伝送する方式です．奇数ラインは 2 ピクセルごとに 1 本目と 2 本目の 3G-
SDI 伝送路から交互にデータを表示 し，偶数ラインは 3 本目と 4 本目の伝 送路から交互にデータを表示していく ことで，最終的に 1 枚の 4K UHD 映像 を描画します（図 2）．
最終的に表示される 4K UHD 映像は 同じですが，2SI 方式の方が映像処理 遅延の面で有利です．SQD 方式で画 像処理を行う際には，
解像度と SDI 規格の変遷
SDI（Serial Digital Interface）は，映 像をディジタル信号に変えて高速に伝 送するための技術として，長らく業界 の標準規格として利用されてきまし た．SD（720 × 480, 59.94i/50i）は SD-SDI（270 Mbps），HD（1920 x 1080, 59.94i/50i または 1440 x 720, 59.94p/50p）ではHD-SDI（1.5 Gbps），
さ ら に ， H D プ ロ グ レ ッ シ ブ 映 像
（1920 × 1080, 59.94p/50p）では 3 Gbps の伝送技術をそれぞれ確立する ことで，1 本の映像を伝送するための 1 本のケーブルという関係が成り立っ てきました．
では，HD の 4 倍の解像度となる 4K UHD（3480 × 2160, 59.94p/50p）
の場合はどうでしょうか？ HD プログ レッシブ映像の 4 倍のデータ量となる
4K UHD 映像では，単純計算で 12 Gbps の伝送速度が必要です．しかし，
4K UHD 映像が誕生した時点では，
12 Gbps で伝送可能な SDI 技術は確立 されていませんでした．解像度の進化 に伝送速度が追いつかなかったという わけです．そこで，3G-SDI の技術を 活用しながら，4 本のケーブル接続に より 4K UHD 映像を伝送することにな りました．
映像情報メディア学会誌 Vol. 72, No. 2, pp. 251 〜 254（2018）
映像情報メディア学会誌 Vol. 72, No. 2（2018）
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知っておきたい キーワード
分割した映像それぞれの左上か ら順番に伝送されていくため，1 枚の 画像が描き終わってからでないと画像
処理ができません．2SI 方式の場合は，
4 つの信号それぞれが 4K UHD 解像度 の左上から順番に伝送が始まることか
ら，従来の画像処理プロセスの考え方 を踏襲して映像処理ができ，リアルタ イム処理に向いています．
4K UHD映像
Sub Image 3 Sub Image 4 Sub Image 1 Sub Image 2
図 1 SQD（Square Division）方式
図 2 2SI（2 Sample Interleave）方式 4K UHD映像
Sub Image 3 Sub Image 4 Sub Image 1 Sub Image 2
12G-SDI ケーブルの登場
4K 映像の登場に遅れること数年，
技 術 の 進 歩 に よ り 1 2 G - S D I 規 格 が SMPTE ST 2082 として確立されま した．12G-SDI に対応した部品も登 場し，対応製品も増えました．しかし，
機器の対応だけでは 4K 映像を伝送す
るのは困難でした．システム構築のた めには 3G-SDI ケーブルと同等の 100 m 以上の伝送距離の確保が必要不可欠 です．12G-SDI は非常に広帯域のた め，3G-SDI までのケーブルでは伝送 距離が伸ばせなかったり，正しく伝送 できなかったりといった問題が発生し てしまいます．
この課題に対しケーブルメーカ各社 から 12G-SDI 対応 SDI ケーブルが発売 され，3G-SDIと同様の伝送距離を実現 することが可能になり，ようやく 4K UHD 映像も 1 本のケーブルで伝送でき るようになりました．なお，12G-SDI 内を用いた 4K UHD 映像の伝送方式は 2SIに統一されています（図3）．
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4K 伝送のための 12G-SDI と Video over IPSDI 伝送を IP で実現した SMPTE ST 2022-6
4K/8K の高解像度映像を伝送する にあたり，BNC ケーブルの本数や伝 送距離などの課題が生じて来たことも あって，映像を信号劣化なく長距離を 伝送でき，1 本のケーブルで複数の映 像や制御信号を送ることも可能な IP 技術の活用が進みました．
回線事業者と IP 回線を契約した場合 は，解像度の考慮は不要となり，ファ イル伝送や制御信号など自由度が高ま ります．また，IP 接続された部分での
素材や機材の共用化が容易に図れるこ とや，システム拡張の柔軟さなどのメ リットもあります．
SDI 信号を IP 伝送するための規格と して，SMPTE（米国映画テレビ技術 者協会）が IP パケットを規定したもの が SMPTE ST 2022-6 です．これに 加え，エラー訂正を規定した SMPTE ST 2022-5 と，障害が生じたときに シームレスに伝送路を切替えるための 規定 SMPTE ST 2022-7 があり，こ れらが SDI 非圧縮の IP 伝送をサポート する基本の規格となっています．
SDI 信号の伝送時には，映像信号の
ほか，音声信号，機器制御信号などの アンシラリデータを含めることができ ます．これと同様に，SMPTE ST 2022-6 でも，1 つの IP パケットの中 に音声信号とアンシラリデータを含め 伝送します．しかし，制作ワークフ ローによっては，映像信号と音声信号，
アンシラリデータを別々の IP パケッ トにしておく方が都合が良い場合もあ ります．さまざまなケースに応じて，
近年は ASPEN, AIMS, IP-VRS, NMI など，カプセル化の考え方の異なる IP 方式が提唱されています（図 4）．
1 1 2 2 1 1 2 2 3 3 4 4 3 3 4 4 1 1 2 2 1 1 2 2 3 3 4 4 3 3 4 4
1 1 2 2 1 1 2 2 3 3 4 4 3 3 4 4
3G-SDI 3系統目 Sub Image3
3G-SDI 4系統目 Sub Image4
Data Stream2
Data Stream3
Data Stream4
Data Stream5
Data Stream6
Data Stream7
Data Stream8 3G-SDI
2系統目 Sub Image2
3G-SDI 1系統目
MUX 12G-SDI
Data Stream1 Sub Image1
4K UHD映像
図 3 4K UHD 2SI 映像からの 12G-SDI 出力（SMPTE ST 2082 より）
Meta Audio
Video
（Encapsulation）NMI NMI SONY
Video / Audio / Meta
（Encapsulation）ST2022-6
（AIMS）
ST 2022-6
SDI over IP
Meta
（TS）
Audio
（TS）
Video
（TS）
（Timing）ST2059（IEEE1588） （Timing）ST2059（IEEE1588）
（Encapsulation）ASPEN
（Evertz）
ASPEN
Meta
（ES）
Audio
（ES）
Video
（ES）
（Audio）AES67
（Timing）ST2059（IEEE1588）
（Encapsulation）TR-03
（AIMS）
VSF TR-03/AIMS/（ST2110）
Video/Audio/Meta Data Separate Multicast IP stream
Meta Audio Video
（Audio）AES67
（Timing）AES67（IEEE1588）
（Encapsulation）ST2022-6
（AIMS）
VSF TR-04/AIMS/（ST2110）
図 4 各 IP 方式の違い
映像情報メディア学会誌 Vol. 72, No. 2（2018）
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知っておきたい キーワード
4K 伝送のための 12G-SDI と Video over IP和田わ だ 雅徳ま さ の り （株）朋栄取締役，佐倉研究開発
センター研究開発本部 IP 開発部部長．各種プロ セッサー機器，テロップ/ファイルベース/アーカイ ブなどのシステムを開発し，現在，システムの IP 化/クラウド化に従事．
各 IP 方式で共通に採用された SMPTE ST 2110
複数の IP 方式が混在するとデータの やり取りが煩雑になることから，共通 に 利 用 で き る I P 伝 送 方 式 と し て SMPTE ST 2110 が策定されました．
この SMPTE ST 2110 は，システム 概要を記述する SMPTE ST 2110- 10，非圧縮ビデオを規定した SMPTE ST 2110-20， 音 声 を 規 定 し た SMPTE ST 2110-30 が先に承認を受 け，現在はアンシラリデータを規定し た SMPTE ST 2110-40 についても策 定が進められています．今後利用され る IP 方式は，長距離伝送に活用する
のか，制作用に利用するのかといった 目的に応じて，SMPTE ST 2022-6 か SMPTE ST 2110 が使い分けられ ていくことになりそうです．
さて，現在の IP 環境は，機器コスト と伝送パフォーマンスとのコストバラ ンスから 10GbE が活用されています．
すでにインターネットのバックボーン 環境では 400GbE が実現されており，
今後 IP スイッチや IP ルータの低価格 化が進むにつれ，25GbE をはじめ，
40GbE や 100GbE も活用されていく ことになります．このように，SDI 環 境と IP 環境の大きな違いは，時代と ともに機器が低価格になり伝送帯域も 増えていくことにあります．伝送帯域
が低価格で実現することにより，高解 像度の映像を複数取り扱いやすい環境 が整っていきます．
現状の主要な IP 製品では 10GbE を 活用していますが，これでは 12Gbps を必要とする 4K 映像を非圧縮で伝送 することができません．そのため，視 覚的に非圧縮と同等の画質（ビジュア ルロスレス）を実現する軽圧縮コー デックを併用することで，10GbE で も 4K 伝送を実現しています．軽圧縮 コーデックには，ビジュアルロスレス を実現しながら転送レートを抑えるた めに開発した intoPIX 社製 TICO や，
より低遅延の伝送を目指して開発した ソニー製 LLVC があります．
SDI 環境と IP 環境が混在する システムの今後
ケーブルを接続すれば映像伝送がで きる SDI 環境と，1 本のケーブルで複 数の映像を伝送でき，ネットワーク上 にあるさまざまな機器を，ケーブルを つなぎ変えることなく利用可能な IP
環境─今後は，その双方を活用してい く段階に入りました．ネットワーク上 にある機器を利用できるということ は，制作スタジオや放送局という建物 を超え，機器の設置場所に依存せずに 利用が可能になるということでもあり ます．
その時に，使用できる映像機器がど
こにあるのか，ネットワークの障害が 発生したときにどうするのか，複数の 映像の同期をどう実現していくのか，
さまざまな機器をどう一括して制御し ていくかということも課題になってき ます．現在，自動的に機器を認識して 登録するための規格化や，映像信号同 期のための規格化も進められています．
むすび
本稿では，高解像度伝送に必要とな る 12G-SDI と Video over IP について 解説しました．2018 年は 110ﾟCS と
BS で 4K 実用放送が開始され，BS 左 旋では 8K 実用放送も始まります．地 上波放送では HD 放送が継続されます が，4K 連動ネットコンテンツを見据 え，素材部分は 4K も活用され始めて
います．今後は 12G-SDI と IP の双方 を適材適所で使い分けながら，より制 作しやすい環境が整えられていくで しょう． （2017 年 10 月 30 日受付）
キーワード募集中
この企画で解説して欲しいキーワードを会員の皆様から募集します．ホームページ（http://www.ite.or.jp）の会員の声 より入力可能です．また電子メール（[email protected]），FAX（03-3432-4675）等でも受け付けますので，是非，編集部まで
お寄せください． （編集委員会）
